mpu6050姿态解算基于stm32

### 使用STM32实现MPU6050姿态解算 #### 1. MPU6050简介 MPU6050是一款集成三轴加速度计和三轴陀螺仪的六轴运动处理传感器，在无人机、机器人等领域得到广泛应用。该器件可以提供精确的姿态测量，包括Pitch（俯仰角）、Roll（横滚角）和Yaw（偏航角）。为了提高姿态估计精度并减少噪声影响，通常采用互补滤波器来融合加速度计和陀螺仪的数据[^1]。 #### 2. 开发环境搭建 对于基于STM32平台开发的应用程序来说，推荐使用官方提供的HAL库来进行底层驱动编写。这样不仅可以加快开发进度，还能确保代码具有良好的可读性和跨平台兼容性。具体而言，可以通过CubeMX工具配置外设接口，并自动生成初始化代码；之后再加入特定功能模块如IIC通信协议用于连接外部设备——这里指的就是MPU6050芯片[^2]。 #### 3. 数据采集与预处理 当硬件部分准备就绪后，则需关注软件层面的工作流程： - 初始化IIC总线以便于同MPU6050交互； - 设置合适的采样频率以满足实时性需求； - 对原始传感数据执行必要的补偿操作（比如温度修正），从而获得更加准确的结果。 ```c // IIC初始化函数定义 void MX_I2C1_Init(void){ /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 0 */ /* USER CODE END I2C1_Init 0 */ /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 1 */ /* USER CODE END I2C1_Init 1 */ hi2c1.Instance = I2C1; hi2c1.Init.Timing = 0x20A08EFD; hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0; hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0; hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE; if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } // 获取MPU6050原始数据 int16_t Accel_X_RAW,Accel_Y_RAW,Accel_Z_RAW,Gyro_X_RAW,Gyro_Y_RAW,Gyro_Z_RAW; void Get_MPU6050_Raw_Data(){ uint8_t buffer[14]; // Read raw data from registers HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1,(uint8_t)(MPU6050_ADDR<<1),(uint8_t*)buffer,sizeof(buffer),HAL_MAX_DELAY); // Convert to int16_t type and assign values Accel_X_RAW=((int16_t)((buffer[0]<<8)|buffer[1])); Accel_Y_RAW=((int16_t)((buffer[2]<<8)|buffer[3])); Accel_Z_RAW=((int16_t)((buffer[4]<<8)|buffer[5])); Gyro_X_RAW=((int16_t)((buffer[8]<<8)|buffer[9])); Gyro_Y_RAW=((int16_t)((buffer[10]<<8)|buffer[11])); Gyro_Z_RAW=((int16_t)((buffer[12]<<8)|buffer[13])); } ``` #### 4. 应用互补滤波算法进行姿态估算 接下来就是核心环节之一：利用互补滤波方法将来自不同类型的传感器信息结合起来形成最终的姿态表示形式。简单来讲，这种方法会按照一定权重分配给两种输入信号，使得输出既保留了高频响应特性又具备低频稳定性优势。 ```c #define Kp 0.98f // Complementary filter coefficient #define Ki 0.02f // float Angle_Pitch=0; float Angle_Roll=0; float dt=0.01f; // Time interval between two consecutive measurements void Calculate_Angle(float Ax,float Ay,float Az,float Gx,float Gy,float Gz){ float acc_angle_pitch=-atan(Ay/sqrt(pow(Ax,2)+pow(Az,2)))*RAD_TO_DEG; float acc_angle_roll=atan(Ax/sqrt(pow(Ay,2)+pow(Az,2)))*RAD_TO_DEG; Angle_Pitch=(Kp*(Angle_Pitch+(Gx*dt))+Ki*acc_angle_pitch)/(Kp+Ki); Angle_Roll =(Kp*(Angle_Roll +(Gy*dt))+Ki*acc_angle_roll )/(Kp+Ki); printf("Pitch:%.2f\t Roll:%.2f\n",Angle_Pitch,Angle_Roll ); } ``` 上述过程展示了如何借助STM32微控制器完成对MPU6050所测得物理量的有效解析及后续处理步骤。值得注意的是，在实际工程项目里还需要考虑更多因素，